Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса и постановка задач исследований при использовании местных пород (опок Волгоградских месторождений) в производстве строительных материалов 12
1.1 Использование кремнеземистых пород при производстве строительных материалов различного функционального назначения (характеристика опок) 12
1.2. Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее на основе местных материалов 18
1.3. Сухие строительные смеси 20
1.4. Заполнители для легких бетонов 27
1.5. Ячеистые бетоны (пено -, газобетоны) на основе вспененного гипсоцементно-пуццоланового вяжущего 39
1.6. Выводы по главе 42
2. Сырьевые материалы. Методики исследований 43
2.1. Характеристики сырьевых материалов 43
2.2. Методики исследований 53
2.2.1.Методикафизико-механических испытаний 53
2.2.2 Методики физико - химических исследований 53
2.2.3 Методика определения водоудерживающей способности раствора 56
2.2.4. Методика определения фиксирующей способности раствора 57
2.2.5. Методика определения открытого времени (жизнеспособности) раствора 58
2.3. Методика математического планирования эксперимента 59
2.4. Методика статистической обработки результатов эксперимента 63
2.5. Выводы по главе 65
3. Закономерности термохимической модификации кремнистых пород 66
3.1. Исследование физико - химических процессов происходящих при термообработке опоки 66
3.2. Структурные изменения минеральных наполнителей в зависимости от способа получения 82
3.3. Свойства минеральных наполнителей 97
3.4. Легкие бетоны на основе термолитового заполнителя 100
3.5. Выводы по главе 106
4. Исследование свойств ГЦПВ и эффективных материалов на его основе 108
4.1. Подбор состава ГЦПВ на основе опоки Ерзовсого месторождения и исследование его свойств 108
4.2. Сухие смеси на основе ГЦПВ 116
4.2.1. Сухие смеси для изготовления клея плиточного 116
4.2.2. Сухие смеси для изготовления наливного пола 117
4.2.3. Сухие смеси для изготовления штукатурок различного назначения 117
4.3. Получение пенобетона на основе ГЦПВ 119
4.4. Выводы по главе 131
5. Технологическая часть 132
5.1.Технологическая схема производства пеногипсоцементно-пуццоланновых стеновых камней 132
5.1.1. Описание технологического процесса 132
5.2. Технологическая схема производства термолита 135
5.2.1. Описание технологического процесса 135
5.3. Технико-экономическая эффективность 138
5.4. Выводы по главе 139
Основные выводы 141
Литература 143
Приложения 160
- Использование кремнеземистых пород при производстве строительных материалов различного функционального назначения (характеристика опок)
- Исследование физико - химических процессов происходящих при термообработке опоки
- Подбор состава ГЦПВ на основе опоки Ерзовсого месторождения и исследование его свойств
- Описание технологического процесса
Введение к работе
Актуальность: Развитие строительного комплекса на современном этапе тесно связано с рядом экономических факторов, влияющих на стоимость строительных материалов и конструкций. Снижение себестоимости строительных материалов заключается в уменьшении затрат, связанных с добычей, транспортировкой и переработкой нерудных полезных ископаемых и в этой связи следует рассматривать рациональное использование местных сырьевых ресурсов. Использование кремнистых (опочных) пород представляет большой практический интерес. Площади их залегания охватывают значительные территории правобережья Волги, Волго-Донского бассейна и водораздельных пространств правых притоков Дона. Запасы этих пород исчисляются миллионами кубометров, причем скопились значительные по объему отложения в виде механически раздробленного опочного камня, практически готового к применению в качестве сырья для получения различных строительных материалов
Рациональное использование кремнистых пород Нижнего Поволжья для производства современных эффективных строительных материалов (сухих строительных смесей, смешанных вяжущих типа ГЦПВ, термолита для производства легких конструкционных бетонов), требует резкого повышения технического уровня их производства и решения проблем защиты окружающей среды.
Наибольшее применение кремнистые породы находят в цементной промышленности, на их основе разработан заполнитель для легких бетонов (термолит). В последние годы предпринимаются попытки создания эффективных абсорбентов, наполнителей для полимерных композитов, что способствует расширению в целом их сырьевой базы.
В этой связи задача повышения эффективности использования местных сырьевых ресурсов (кремнистых пород) для получения различных видов современных, дешевых строительных материалов, рассматриваемая в настоящей диссертационной работе, является актуальной.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с региональной программой ВОРЭА «Экология Нижней Волги», координационной программой «Архитектура и строительство» МО РФ и комплексной программой развития жилищного строительства в Волгоградской области «Жильё - 2000».
Цель работы: материаловедческое и технологическое обоснование применения модифицированных кремнистых пород (опок) как сырья для производства различных сухих строительных и отделочных смесей, разработки составов ГЦПВ, заполнителей для легких конструкционных бетонов. Задачи исследований:
-
Изучить свойства опок Волгоградской области как сырья для промышленности строительных материалов.
-
Изучить характер физико-химических процессов протекающих при термообработке кремнистых опочных пород.
-
Разработать составы и совершенствовать технологию приготовления сухих строительных смесей с использованием кремнезёмсодержащих наполнителей.
-
Исследовать свойства гипсоцементно-пуццолановых вяжущих полученных с использованием активных кремнезёмсодержащих минеральных добавок.
-
Разработать технологические рекомендации для производства модифицированного термолита.
-
Разработать составы легких бетонов на основе модифицированного термолита.
Научная новизна работы:
Развиты физико-химические основы материаловедческих и технологических аспектов использования кремнистых (опочных) пород в технологии теплоизоляционных материалов, сухих смесей различного назначения теплоизоляционных материалов на основе ГЦПВ, легких бетонов посредством их термомодифицирования.
5 Экспериментально и теоретически обоснована возможность улучшения свойств термолитового щебня, наполнителя посредством их модифицирования сернокислыми солями щелочных металлов.
Показан эффект активационного твердения смешанных вяжущих с модифицированными кремнезёмсодержащими добавками.
Выявлена закономерность улучшения пластифицирующего эффекта комплексной добавки С-3 совместно с ПВС.
Практическая значимость работы. Разработана технология получения термомодифицированньтх кремнезём содержащих наполнителей и заполнителей.
Оптимизирован состав ЩПВ с использованием опоки Волгоградских месторождений в качестве пуццолановой добавки.
Разработаны составы новых сухих строительных смесей на основе ЩПВ с высокими технологическими характеристиками, отличающимися высокой адгезией и стойкостью к воздействию агрессивных сред.
Разработан и получен эффективный теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности на основе ЩПВ с использованием порообразователя.
Расширена сырьевая база стройиндустрии г. Волгограда и области при получении заполнителей для легких бетонов. Предлагаемое техническое решение позволяет сократить расход цемента на 10-12%, повысить прочность до 15-25%, морозостойкость на 10-15% и долговечность бетонов на его основе.
Реализация результатов работы. Разработанные строительные материалы прошли проверку в натурных условиях и опытное внедрение на предприятиях г. Волгограда и Волгоградской области в том числе на АО «Фасадремонт» были проведены работы с использованием материалов полученных в ООО «Новые материалы» при АООТ «Гипс», общий экономический эффект от их внедрения составил 91 тыс. рублей.
Использование предлагаемых материалов позволило также улучшить уровень качества работ при производстве оштукатуренных поверхностей, улучшить
6 технико-экономические и строительно-технические показатели разработанных материалов и конструкций.
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований были доложены и обсуждены на: II международной научно - технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций» (г. Волгоград, 2000); Юбилейной научно - технической конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 70 - летаю высшего строительного образования в Волгоградской области (г. Волгоград, 2000); III международной научно - технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций» (г. Волгоград, 2003); Ш Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (г. Тула, 2003)
Публикации: По материалам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов по работе, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 40 таблиц, 26 рисунков и библиографию из 163 наименований. На защиту выносятся:
Использование кремнеземистых пород при производстве строительных материалов различного функционального назначения (характеристика опок)
Россия располагает крупнейшей в мире базой кремнистого опал-кристобалитового сырья. [15,27,68]. Кремнистые породы широко развиты среди морских отложений палеогена и верхнего мела Поволжья, восточного склона Урала, в Зауралье, западном Казахстане, на северном склоне Кавказского хребта. Опоки неогенового возраста развиты на юге Сахалина. Зона преобладающего развития чистых разностей кремнистых пород включает, в основном, правобережную часть Волги.
В Волгоградской области расположенной в юго-восточной части Русской (Восточно - Европейской) платформы располагаются многочисленные месторождения опок. Опока залегает в виде мощных слоев (до 50 м) местами выходя на поверхность по правому берегу Волги, нижнему течению Иловли, по Медведице, Хопру и Дону. Основными месторождениями опок являются Динамовское в Нехаевском районе, Ширяевское в Иловлинском, Усть - Грязнухинское в Камышинском районах.
Запасы опок скопившиеся в основном в виде отложений механически раздробленного опочного камням исчисляются сотнями тысяч кубометров. Месторождения опочных пород Волгоградской области представлены на рис. 1.1.
Вопросам распространения, происхождения и состава опал-кристобалитовых (кремнистых) пород посвящено большое количество работ, начиная с прошлого столетия и по настоящее время [3,15,21,27,31-36,42,61,64,68,76,89,131,138,142,143,148], которые углубляют и расширяют представление о генезисе, вещественном составе и свойствах, дают современную классификацию, определяет их роль и место в общей систематике осадочных толщ.
По мнению Страхова Н.М. [131], Жижченко Б.П. [61] и др. [42,138] опал в опоках и трепелах отложился первоначально биогенным путем. В последующем времени (в стадию диагенеза - катагенеза) происходило преобразование, перераспределение его с формированием глобулярной и микрозернистой структуры. По мнению Жукова М.М., Славина В.И. и Дунаева Н.Н. [64], а также Логвиненко Н.В. [101], Заридзе Г.М. [65], Гринсмита Дж. [52] и др. [30,51,151] образование опала происходило как биогенным так и хемогенным путем. Происхождение пород оказывает существенное влияние на структурные особенности сырья для получения строительных материалов.
Опока - легкая кремнистая тонкопористая порода состоящая в основном из мельчайших глобулярных частиц опала и характеризующаяся по сравнению с диатомитами и трепелами большей твердостью и объемной массой (больше 1 г/см ). Среди опок выделяют три группы:
1) опока нормальная - серые и темно-серые, с землистым и полураковистым изломом, средней плотности. Содержание аморфной кремнекислоты 35 - 65 %, глинистых частиц 40 - 80 %;
2) опока окремнелая - серые и темно-серые, крепкие с раковистым изломом. Содержание аморфной кремнекислоты 60 - 75 %, глинистых частиц 20 - 30 %;
3) опока глинистая (трепеловидная) — светлые и желтовато-серые, мягкие до плотных. Содержание аморфной кремнекислоты 30 - 50 %, глинистых частиц 50 — 70 %;
Общее содержание в %: Si02 - 94 - 95 - (выше чем в диатомитах); А1203-1,2 - 10,9; К203+ Na203 - 0,3 - 2,9;СаО +MgO - 0,7- 6,3.
Хворовым И.В., Дмитруком А.Л. [151] и в работах Хэтч Ф. [153] при изучении микроструктуры кремнистых пород электронно-микроскопическим методом установлено, что в опоках микроструктура сложная, в основном, глобулярная. Она изменяется от однородной, микроперлитовой до осложненной присутствием более крупных глобуль и их агрегатов или удлиненных палочко- и прутиковидных частиц. Встречаются участки колломорфного строения. Для многих образцов характерно сгустково -глобулярное строение или микрофрагментарное строение. В этом случае порода состоит из неправильных, обтекаемой формы сгустков (0,5... 1 мм), частично слившихся или из более угловатых частиц, похожих на детрит (1...5 мк). Все они имеют тонкую глобулярную структуру. В опоках, образованных на платформах (устойчивых участках земной коры), не обнаружены кристалломорфные частицы кремнистого состава, а в опоках, образованных в геосинклинальных (подвижных участках земной коры), нередко встречаются скопления хорошо ограненных кристаллов кварца. Терригенная примесь присутствует в опоках, в том или ином количестве и представлена агрегатами глинистых минералов и редко рассеянных зерен алеврита и песка. В этих породах преобладает аморфный кремнезем - опал, который по Диру У.А. [55] и Айлеру Р.К. [64] состоит из чрезвычайно малых частиц или пористых агрегатов с развитой внутренней поверхностью, содержащей группы SiOH за счет осаждения коллоидных частиц.
Природный опал, по мнению многих авторов [2,30,51,58,138,153,], может содержать большое количество воды: от 4 до 32 % от массы, которая удерживается внутри структуры и испаряется частично. В опале возможны примеси кальция, алюминия, калия, натрия, железа, магния, иногда хрома, никеля, кобальта и марганца.
Дан Дж. и др. [51,58] рассматривают опал в качестве разновидности кристобалита, аналогично тому, как халцедон рассматривается в качестве разновидности кварца. Эти авторы характеризуют опал, как разупорядоченную разновидность низкотемпературного кристобалита. Разупорядоченность объясняют вхождением в структуру катионов, а также групп ОН и Н20 в виде твердых растворов. Поэтому опаловый кристобалит представляет собой не чистый кремнезем, а "начиненную" его производную. В кристаллическом веществе опала преобладают трехслойные пакеты (опаловый кристобалит). Разупорядочение опала обусловлено вхождением в структуру таких катионов, как Al, Са, Mq, и щелочи. Частично эти компоненты могут находится в виде твердых растворов. Уэллс М. [153] также считает, что в опалах иногда видны тончайшие волокна и стяжения халцедона. По энциклопедическим данным [2,51] плотность опала составляет 1,99...2,25 г/см3, твердость по шкале Мооса 5,5...6,5, в проходящем свете поляризационного микроскопа показатель преломления 1,435...1,455 (повышение происходит за счет сокращения количества воды).
Джонс Дж. и Сеньи Э. [110] предложили схематическую классификацию опала с целью упорядочения номенклатуры природных водных соединений кремнезема: опал-С - упорядоченный низкотемпературный кристобалит; опал-СТ - неупорядоченный низкотемпературный кристобалит и низкотемпературный тридимит, содержится в опоках; опал-А - сильно неупорядоченный почти аморфный, содержится обычно в диатомитах. Другой распространенной формой кремнезема в кремнистых породах является кристобалит. Он имеет две модификационные формы: низкотемпературную, устойчивую до 175С и высокотемпературную, устойчивую от 1470 до 1728С. Кристобалит существует метастабильно в интервале температур 1470...268С - до точки инверсии в низкотемпературную форму (рис. 1.2.). Сам по себе кристобалит очень неустойчивая форма кремнезема [162], но согласно исследованиям некоторых авторов [29,55] он приобретает устойчивую форму в том случае, если окружен аморфным веществом в виде опала или стекла.
В настоящее время опока применяется как кристаллическая добавка, как заполнитель для легких бетонов, как активная минеральная добавка в производстве цемента.
Итогом работ по приданию гидравличности гипсовым вяжущим являлась разработка А.В. Волженским и его учениками гипсоцементно-пуццоланового вяжущего (ГЦПВ).
Исследование физико - химических процессов происходящих при термообработке опоки
Для исследования формирования структуры и фазовых превращений опоки при термообработке применялся комплексный метод с использованием петрографического изучения образцов в отраженном, поляризованном свете, рентгеноструктурного и термографического анализов, электронного микроскопа, а также дилатометрии.
Оценка термических процессов, происходящих в опоке при изучении дилатометрических кривых позволила определить (по характеру изменения линейных размеров образца при нагревании) температурную границу начала спекания. Расширение составляет 120-150 мк на участке до температуры 480-550 С. Вид дилатометрических кривой (рис. 3.1) позволяет с определенной достоверностью судить о характере процессов спекания. Так, пологий вид кривой после аномального участка дает основание предполагать смешанный характер процессов спекания с преобладанием твердофазовых реакций, что характерно для опок.
Косвенно о характере спекания породы можно также судить на основании зависимости изменения плотности образцов при различной температуре их обжига. Образцы обжигались при температуре от 800С до 1200С с интервалом 50С (рис. 3.2). Изучая характер изменения кривых плотности от температуры обжига видно, что образцы из опоки постепенно увеличивают свою плотность в широком диапазоне температур, что говорит о твердофазо-вом характере процесса спекания.
Изменение структуры в образцах при нагреве было исследовано с помощью построения термографических кривых (см. глава 2 рис. 2.2).
Величина потерь массы породы при прокаливании (ППП), которую фиксировали после нагрева образцов при температуре 500С, в общем случае отражает величину общей пористости исходной кремнистой породы, поскольку опоки очень тонкопористые и при начальной термообработке в них происходит в первую очередь удаление капиллярной воды и опаловидного кремнезема.
Проведенные исследования дают возможность с достаточной полнотой судить о качественных изменениях, происходящих при термообработке.
Петрографические исследования позволили установить вид кристаллических новообразований, реликтовых кристаллов, размер и количество поро-вых пространств, а также взаимное расположение всех составляющих элементов, включая стекломассу и количественное содержание минералов кремнезема. Все это характеризует процессы структурообразования и фазовые превращения в составе обжигаемого материала в исследуемом интервале температур:
Температура 800 С.
Образцы опок имеют светло-бежевый цвет и состоят, в основном, из глобул опала. Кроме того, в состав этих образцов входят аморфизованные глинистые минералы, чешуйки слюды, кальцит, зерна глауконита и точечные вкрапления гидроксидных форм железа. Преобладающий размер частиц 3...10 мк. Вследствие удаления межслоевой и конституционной воды в материале образуются закрытые поры и каверны с размером 50... 100 мк и микротрещины размером менее 10 мк. Пористость составляет 10... 12 мае %. Содержание кристаллической фазы находится в пределах 20...27 мае %. Соотношение пористости и кристаллических фаз в зависимости от температуры обжига существенно меняются (рис.3.3). Температура 900 С.
Видимых изменений не наблюдается.
Температура 1000С.
Цвет образцов приобретает охристый и коричневатый оттенок, что свидетельствует о восстановительных процессах окисления. О начале жидкостного спекания материала свидетельствует накопление незначительного количества стеклофазы. Жидкая фаза заполняет капиллярные зазоры между частицами, способствуя уменьшению количества микропор и появлению усадочных деформаций. Пористость 8... 10 % (рис. 3.3). Вещественный состав обожженных образцов представлен вкраплениями стеклофазы с гематитом, в поле аморфизованных глинистых минералов - с кристобалитом, единичными остаточными кристаллами мусковита, кварца, полевых шпатов. Зафиксирован процесс кристобалитизации опала. Содержание кристаллической фазы увеличилось до 26...30%.
Температура 1100С.
Структура у большинства образцов плотная с мелкими усадочными трещинами. Пористость около 5...8 % (рис. 3.3). Цвет изменился до красноватого и бежевого, что отражает характер сильно развитых процессов аморфизации и начального явления стеклообразования, это вызвано присутствием легкоплавких минералов. Вещественный состав образцов представлен стеклофа-зой, ограниченной по площади распространения, в единичных случаях - остеклованными агрегатами аморфизованных глинистых минералов, зернами кварца и полевых шпатов, кристаллами кристобалита, гематита и шпинели. Содержание кристаллической фазы увеличилось и находится в пределах 32...40 %.
Температура 1150 -1200 С.
Цвет обожженных образцов красновато-коричневый. Структура материала в подавляющем большинстве плотная, витропорфировая с мелкими порами и трещинами размером до 800 мк, пористость в пределах 5...7 % (рис. 3.3). Вещественный состав в опоках представлен полями стеклофазы, что свидетельствует о жидкостном характере спекания. В кристаллической фазе различаются кристобалит, оплавленные зерна кварца и полевых шпатов, а из новообразований - гематит и шпинель. Содержание кристаллической фазы практически осталось без изменения (до 40 %), что свидетельствует, по всей вероятности, об окончании процесса раскристаллизации опала.
Температура 1250-1280 С.
Образцы изменили цвет до темно-коричневого, структура материала в подавляющем случае, плотная, витропорфировая с мелкими порами и трещинами размером до 300 мк. Пористость около 5 %. В случае жидкостного спекания материала, вещественный состав этих образцов представлен развитыми полями стеклофазы, а также кристаллами кристобалита, гематита, оплавленными зернами кварца. В тех случаях, когда стеклофазы образуется мало, то просматривается зернистое строение агрегатов кристобалита с включениями, кварца и полевых шпатов. Содержание кристаллической фазы находится в пределах 35...40 %.
Эти изменения подтверждаются данными рентгенофазового анализа (см. рис.2.1 и рис. 3.4, 3.5) и электронно-микроскопического (рис. 3.6).
Опока имеет вид (рис. 3.6) призматических блоков или сферических глобул, которые состоят из перекристаллизованного кремнистого вещества. Поровое пространство имеет вид каверн и очень мелких извилистых неравномерно расположенных трещин.
Подбор состава ГЦПВ на основе опоки Ерзовсого месторождения и исследование его свойств
Подбор соотношения компонентов комплексной добавки в составе ГЦПВ, где основное назначение опоки: максимально связать гидроксид кальция, выделяемый при гидролизе алита и частично белита, осуществляют теоретическим расчетом по стехиометрии и экспериментально. [5,6,7,8]
При расчете исходят из химического состава реагентов: клинкера (C3S = 62%) и опоки (Si02 = 70%).
Реакция гидролиза и гидратации алита представляется следующей схемой:
2(3CaO-Si02)+6H2O = 3Ca«2Si02 3H20 + ЗСа(ОН)2
2[3(40+16) + (28+32)] + 6Н20 = ЗСаО- 2Si02«H20 + 3(40+2 17)
Количество выделяющегося при гидролизе алита Са(ОН)2:
Са(ОН)2 = [2(3 56+60)] / [(3«(40+34)] «100% = (222/456 100% = 49%
Если условно принять, что известь выделяет только алит, то количество ее при гидратации 1 ч цемента составит:
Са(ОН)2 = [(62-49)/(100«100)] = 30,4%
Реакция взаимодействия извести с активным кремнеземом добавки сопровождается образованием низкоосновных гидросиликатов кальция с общей формулой CSH(B), по Р. Боггу или C-S-H (1), по X. Тейлору:
mCa(OH)2 + Si02aCT +пН20 = mCaO-Si02«pH20
В зависимости от концентрации оксида кальция в водной среде основность гидросиликатов кальция колеблется в пределах (0,8-1,5) CaO«SiO2(0,5-2,5)H2O.
Если принять основность образующегося гидросиликата равной 0,8, то количественно активного кремнезема, необходимого для полного связывания выделяемого цементом гидроксида кальция, составит:
Si02a,cr = 30.4«60/(0,8«56) = 40,71,
а количество опоки на одну часть цемента:
40,71 1/70 = 0,58
Таким образом, соотношение между цементом и опокой в комплексной добавке, в ГЦПВ по теоретическому расчету равняется Ц : О = 1 : 0,6
Данным расчетом не учитывается известь, выделяющаяся при гидролизе белита, поскольку количество ее незначительно.
Экспериментально необходимое количество минеральной добавки в составе ГЦПВ подбирается по ТУ 21-31-62-89 «Метод подбора количества активной минеральной добавки в состав ГЦПВ».
Необходимое количество добавки подбирают по графикам (см. рис. 4.1) при условии, чтобы концентрация оксида кальция на пятые сутки не превышала 1,1 г/л, а на седьмые сутки была менее 0,85 г/л (табл. 4.1)
Из графиков видно, что для достижения концентрации оксида кальция - 1,1 г/л (для препаратов 5-дневного возраста) необходимое количество добавки составляет 1,37 г, а для достижения концентрации оксида кальция — 0,85 г/л (для препаратов 7-дневного возраста) количество добавки составляет 2 г. Выбираем наибольшее значение равное 2 г.
В ранние сроки твердения ГЦПВ проявляет себя подобно гипсовому, а именно быстро схватывается - 7... 12 мин. (табл. 4.2,4.3).
Через 1,5-4 часа твердения ГЦПВ имеет 30-35% конечной прочности (табл. 4.4-4.6), при высушивании прочность резко возрастает. В последующие 3 суток заметного изменения в прочности не происходит, поскольку гипс уже гидратировался в более ранние сроки, а твердение цементнопуццолановой добавки еще не проявляется значительно (табл. 4.5). Но уже к 7-ми дневному возрасту в результате твердения цементнопуццолановой составляющей вяжущего и взаимодействия ее с двуводным гипсом, сопровождающимся образованием гидросульфоалюминатов кальция, прочность цементного камня начинает расти и достигает 60-80% от 28-ми дневной (табл. 4.5, 4.7). При дальнейшем твердении ГЦПВ начинает проявлять себя как обычное гидравлическое вяжущее. Прочность образцов через 28 суток естественного твердения - 22,7 МПа (табл. 4.5) в 4,3 раза больше прочности гипсовых - 5,3 МПа (в естественных условиях) и в 1,3 раза больше прочности гипсовых - 17,3 МПа (в высушенном состоянии) (табл. 4.8)
Введение гидравлической добавки портландцемент: опока = 1: 0,8 от 113 до 50 % (табл. 4.3) позволяет увеличить водостойкость ГЦПВ по сравнению с гипсом почти в 2 раза и получить ГЦПВ марок 100,150,200 средней и повышенной водостойкости. Образцы ГЦПВ марки 150 при расходе цемента 20% после 50 циклов замораживания и оттаивания показали даже повышение прочности по сравнению с контрольными (табл. 4.7) Последнее, по-видимому, объясняется продолжающимся процессом твердения и самозалечивания цемента [141,142].
Усредненные свойства исследованных составов ГЦПВ и затвердевшего цементного камня на их основе приведены в табл. 4.2,4.8.
Погрешность измерения условной прочности при сжатии и изгибе оценивались средней квадратическои ошибкой, равной корню квадратному из дисперсии.
Т.к. прочность вычисляется как отношение силы к площади поперечного сечения испытываемых образцов, которая является постоянной величиной, то точность определения прочности обусловлена погрешностью измерения силы при разрушении образцов.
Дисперсия определялась по опытным данным испытания пяти образцов. В таком случае, если для величины силы F непосредственным измерением получено п = 5 значений fj с одинаковой степенью точности и если ошибки величины F подчиняются нормальному закону распределения, то наиболее вероятным значением F будет среднее арифметическое
Описание технологического процесса
В качестве сырья для производства термолита применяется камнепо щ добное кремнистое сырье (в нашем случае опоки) в куске крупностью до 400 мм и влажностью 10... 15 %. Из карьера сырье поступает на склад, откуда пластинчатым питателем транспортируется в щековую дробилку, где происходит первичное дробление материала до фракции 75 мм. После этого материал ленточным питателем доставляется в конусную дробилку и измельчается до фракции 15-20 мм. После чего материал подвергается сопельному распылению сульфатами Me и подсушиванию в сушильном барабане газами, отходящими от печи обжига заполнителя, и попадает в промежуточный бункер. Из бункера ленточным транспортером материал подается во вращающуюся печь. Обожженный в печи тремолит подвергается охлаждению в слоевом холодильнике и затем с помощью ленточного транспортера подается в гравиесортировку и далее распределяется пофракционно на складе готовой продукции (силосы).
Дымовые газы, отходящие от сушильного барабана, подвергаются двухступенчатой очистке от пыли, состоящую из 2-х групп циклонов, дымососа и дымовой трубы. Пыль после очистки удаляется в отвал. Технологическая схема представлена на рис 5.2. Основное технологическое оборудование представлено в таблице 5.2
Экономическая целесообразность организации производства различных строительных материалов из кремнистых пород установлена на основании анализа энергетических и экономических затрат на их производство с учетом следующих данных: технологических схем производства пеногипсоцементно-пуццоланновых стеновых камней и термолита. Главной отличительной особенностью технологической схемы получения термолита является дробление сырья, при необходимости его сортировка и далее обжиг во вращающихся печах это позволяет работать без отходов. Обжиг обеспечивает заполнителю высокую механическую прочность, что в свою очередь дает возможность его использования в легких конструкционных бетонах, при строительстве дорог и т.д. В целом энергоемкость производства заполнителей из кремнистых пород на основе проектных данных характеризуется тем, что сухой способ подготовки пород перед обжигом является наиболее экономичным, технологически простым и экологически безопасным.
- физико-механических свойств, полученных при выпуске опытных партий строительных материалов;
Было выполнено технико-экономическое обоснование использования опочных пород для производства сухих смесей, заполнителей, пеноблоков на основе гипсоцементно-пуццоланового вяжущего.
Полученные материалы успешно прошли натурную проверку на предприятиях г. Волгограда и Волгоградской области.
Общий экономический эффект от внедрения предложенных материалов составил 91 тыс. рублей.
